CN114340676B

CN114340676B - 利用光化学储存和释放氧的系统和方法

Info

Publication number: CN114340676B
Application number: CN202080060032.4A
Authority: CN
Inventors: T·麦考密克; L·卢特库斯
Original assignee: Portland State University
Current assignee: Portland State University
Priority date: 2019-08-28
Filing date: 2020-08-25
Publication date: 2024-03-22
Anticipated expiration: 2040-08-25
Also published as: WO2021041430A1; JP2022545700A; US20220176337A1; CN114340676A; EP4021506A4; WO2021041430A4; EP4021506A1; MX2022002011A; CA3147090A1

Abstract

本发明公开了一种将光能转化为机械能和/或氧储存、纯化、分离、浓缩和/或去除的方法。该方法可以包括将多环芳族化合物和光敏剂的混合物暴露于氧和光以形成内过氧化物，以及分解内过氧化物以重新形成多环芳族化合物和氧。多环芳族化合物可以为萘化合物或蒽化合物和/或可以具有式(I)。

Description

利用光化学储存和释放氧的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年8月28日提交的美国临时专利申请第62/892,758号的较早申请日的权益，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请涉及使用光化学反应来储存和释放氧以及将光转化为机械能的系统和方法。

背景技术

氧通常使用能源密集型工艺，例如液化空气的蒸馏进行纯化，并且有效地储存氧通常需要压缩至高压和/或液化。氧也可以从某些不可逆的反应中产生，例如由暴露在高温下的碱金属高氯酸盐产生，但是这也可能释放有毒的氯气。几乎未曾报道过用于氧储存的化学可逆系统，并且它们通常需要高温来释放氧。

此外，几乎未曾报道过将光能，例如太阳能转化为机械能的方法。由紫外线(UV)照射，使用亚硝酰氯(NOCl)气体分解和重组反应产生NO和Cl₂产生了机械能。然而，该工艺的最大潜力受限于压力/体积变化是NOCl初始摩尔数的两倍，并且还需要UV光。此外，亚硝酰氯剧毒，对眼睛、肺和皮肤有刺激性，并且是一种强氧化剂，而且两种反应产物氯气和NO气体也都有毒。

发明内容

本文公开了用于将光能转化为机械能和/或氧储存、纯化、分离和/或浓缩的系统和方法的实施方案。该方法的实施方案可以包括将包含多环芳族化合物和光敏剂的第一混合物暴露于氧气和光以形成包含内过氧化物的第二混合物；和改变第二混合物的温度，和/或停止光对第二混合物的照射，以再生至少一部分多环芳族化合物并释放至少一部分氧气。在一些实施方案中，该方法包括在第一温度下将包含多环芳族化合物和光敏剂的第一混合物暴露于第一部分氧气和光以形成包含内过氧化物的第二混合物，选择第一温度以基本上防止内过氧化物分解。该方法还包括将第二混合物的温度升高到适合于促进内过氧化物分解、形成再生的多环芳族化合物和释放氧的第二温度。通常，第二温度高于第一温度。该方法还包括将释放的氧与空气流混合以形成富氧空气流，其可任选地提供给有需要的患者。将第一混合物暴露于氧气可包括将第一混合物暴露于环境空气和/或该方法可进一步包括在将第二混合物的温度升高至第二温度之前，将第二混合物保持在处于或低于第一温度达选定的时间段。任选地，该方法可以包括将再生的多环芳族化合物和光敏剂暴露于氧气的第二部分以重新形成至少一部分内过氧化物。

该方法的一个替代实施方案包括：a)在第一温度下将包含第一多环芳族化合物和第一光敏剂的第一混合物暴露于第一部分氧气和来自第一光源的光，以形成包含第一内过氧化物的第二混合物，其中选择第一温度以基本上防止第一内过氧化物分解；

b)将第二混合物的温度升高到高于第一温度并适合分解第一内过氧化物的第二温度，从而再生至少一部分第一多环芳族化合物并形成与第一空气流混合以形成第一富氧空气流的第二部分氧气；

c)在第三温度下将包含第二多环芳族化合物和第二光敏剂的第三混合物暴露于第三部分氧气和来自第二光源的光，以形成包含第二内过氧化物的第四混合物，其中选择第三温度基本上防止第二内过氧化物分解；

d)当第二混合物中的第一内过氧化物已基本分解时，将第三混合物的温度升高至高于第三温度并选择分解第二内过氧化物的第四温度，从而再生至少一部分第二多环芳族化合物并形成与第二空气流混合以形成第二富氧空气流的第四部分氧气；和

e)将第一多环芳族化合物和第一光敏剂暴露于第五部分氧气和来自第一光源的光，以重新形成至少一部分第一内过氧化物。任选地，步骤b和c可以同时进行和/或步骤d和e可以同时进行。

该方法的另外的实施方案包括在具有第一体积的封闭空间中将包含多环芳族化合物、光敏剂和氧气的第一混合物暴露于光，以通过多环芳族化合物和氧气之间的反应形成内过氧化物，从而将封闭空间的体积改变为小于第一体积的第二体积。该方法可以进一步包括移除光以再生多环芳族化合物并将至少一部分氧气释放到封闭空间中，从而将封闭空间的体积改变为大于第二体积并且可以与第一体积基本相同的第三体积。改变封闭空间的体积可能产生机械功，例如使活塞移动。

该方法的其它实施方案包括在具有第一压力的封闭空间中将包含多环芳族化合物、光敏剂和氧气的第一混合物暴露于光，以通过多环芳族化合物和氧气之间的反应形成内过氧化物，从而将封闭空间中的压力改变为小于第一压力的第二压力。该方法可以进一步包括移除光以再生多环芳族化合物并将至少一部分氧气释放到封闭空间中，从而将封闭空间的压力改变为大于第二压力并且可以与第一体积基本相同的第三压力。改变封闭空间中的压力可能产生机械功。

所公开方法的实施方案还可包括将再生的多环芳族化合物暴露于光以重新形成至少一部分内过氧化物，然后移除光源以第二次再生多环芳族化合物。将第一混合物暴露于光可以在第一温度下进行，和/或移除光可以包括将温度升高到高于第一温度的第二温度。

在任何实施方案中，移除光和/或停止或防止光照射可以包括从混合物物理移除光源、从光源物理移除混合物，或其组合；阻挡光源；关闭光源；或其任何组合。

在任何公开的实施方案中，多环芳族化合物可以是萘化合物或蒽化合物，和/或可以具有式I：

对于式I，R¹、R²和R³各自独立地为H、OH、脂肪族、芳基、烷氧基、-O-酰基、-O-Si(烷基)₃、-O-氨基酸或-O-碳水化合物；n为0至6；并且“---”代表可能存在或可能不存在的键。在某些实施方案中，化合物具有选自以下的式

在一些实施方案中，n＝0和/或R¹和R²中的至少一个不为H。R¹和R²都可以为烷基，和/或可以彼此相同或不同。在某些实施方案中，R¹和R²相同且不为H。在特定实施方案中，多环芳族化合物为1,4-二甲基萘。

此外，在任何公开的实施方案中，第一温度可为-78℃至100℃，例如0℃至20℃。另外或替代地，第二温度可以为-40℃至100℃或更高，例如-40℃至50℃，或15℃至25℃。

光敏剂可以为玫瑰红、亚甲基蓝、曙红B、Ru(bpy)₃、甲基绿、红荧烯、富勒烯、纳米颗粒或其组合，并且在某些公开的实施方案中，光敏剂为玫瑰红。另外或替代地，光可以为，或包括可见光和/或近红外光，和/或可以具有380nm至1000nm的波长，例如380nm至740nm或530nm至575nm。在任何实施方案中，光可以为，或包括自然光，或者光可以包括来自人造光源的光，例如LED灯。

在任何实施方案中，第一混合物可以为溶液或固体。在第一混合物为溶液的实施方案中，溶液可以进一步包含溶剂。溶剂可以为任何合适的溶剂，例如乙腈、乙醇、甲醇、二氯甲烷、己烷、水、乙醚、二甲基甲酰胺、四氯化碳、氯仿、碳酸亚丙酯、乙二醇、丙二醇、四氢呋喃或其组合。在第一混合物为固体的替代实施方案中，固体可进一步包含固体载体，例如沸石、二氧化硅，例如硅藻土，水凝胶、聚合物、金属-有机骨架模体(motif)或其组合。在某些实施方案中，多环芳族化合物和/或光敏剂化合物与形成至少部分固体载体的聚合物缔合，例如吸收、吸附或共价连接。聚合物可以为聚烷基聚合物，例如聚乙烯或聚丙烯；聚烷基二醇，例如聚乙二醇或聚丙二醇；多肽；共轭聚合物链；聚丙烯酸或其组合。在一些实施方案中，多环芳族化合物和/或光敏剂共价连接至聚合物，并且在某些实施方案中，多环芳族化合物和光敏剂均共价连接至聚合物。在一些实施方案中，聚合物的分子量为3kDa或更少至1000kDa或更多，例如5kDa至50kDa。如本文所用，关于聚合物的术语“分子量”是通过质子NMR和尺寸排阻色谱法测定的重均分子量。

适合于进行所公开方法的系统的实施方案也在本文中公开。该系统可以包括包含第一混合物的第一腔室，该第一混合物包括第一多环芳族化合物和第一光敏剂，第一气体气体入口、第一气体出口、第一泵和第一光源；包含第二混合物的第二腔室，该第二混合物为第一多环芳族化合物和第二光敏剂的混合物，第二气体入口、第二气体出口、第二泵和第二光源；和控制器，其配置为在第一和第二气体入口之间切换空气流。该系统还可以包括温度控制器，例如加热器、冷却器或其组合。

该系统的替代实施方案涉及可以改变体积和/或压力的封闭空间，并且包括包含多环芳族化合物、光敏剂和含氧气体以及任选的溶剂的混合物。该系统还可以包括光源。

本公开的前述和其它目的、特征和优点将从以下参照附图进行的详细描述中变得更加明显。

附图说明

图1是吸光度对波长的图，图示说明了各种可商购的三线态光敏剂的吸光度曲线。

图2是压力变化(PSI)对时间的图，图示说明了1,4-二甲基萘和玫瑰红的混合物在绿光照射下消耗O₂和随后在22℃下释放氧导致的随时间的压力变化。

图3是压力变化(PSI)对时间的图，图示说明了在大气条件下，在25℃下每四小时循环开灯和关灯导致的随时间的压力变化。

图4是压力变化(PSI)对时间的图，图示说明了在大气条件下，在25℃下每六小时循环开灯和关灯导致的随时间的压力变化。

图5是压力变化(PSI)对时间的图，图示说明了在用绿光照射的氧气氛中20％、30％和50％的1,4-二甲基萘(1,4-DMN)随时间的压力变化。

图6是用于通过由于氧吸收和释放引起的压力变化，将光能转化为机械能的系统的示例性实施方案的示意图。

图7是用于氧纯化、浓缩和/或分离的连续流动系统的示例性实施方案的示意图。

图8是氧浓缩器的示例性实施方案的示意图。

图9是压力变化(PSI)对时间的图，图示说明了在25℃氧顶空下照射1,4-DMN和玫瑰红90分钟、然后不照射180分钟持续三个循环产生的压力变化。

详细说明

I.定义

提供以下对术语和方法的解释以更好地描述本公开并指导本领域普通技术人员实施本公开。单数形式“一个”、“一种”和“该”表示一个或多于一个，除非上下文另有明确规定。术语“或”表示所述替代元素的单个元素或两个或更多个元素的组合，除非上下文另有明确说明。如本文所用，“包含”是指“包括”。因此，“包含A或B”是指“包括A、B或A和B”，不排除附加元素。所有参考文献，包括本文引用的专利和专利申请，均通过引用并入。

除非另有标示，在说明书或权利要求书中使用的所有表示组分数量、分子量、百分比、温度、时间等的数字均应理解为由术语“约”修饰。因此，除非另外暗示或明示，所列出的数值参数为近似值，其可能取决于所寻求的所需性质和/或在标准测试条件/方法下的检测限度。当直接和明确地将实施方案与讨论的现有技术区分开时，实施方案数值并非近似值，除非引用了单词“约”。

除非另有解释，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。尽管与本文所述的方法和材料相似或等效的方法和材料可用于本公开的实践或测试，但下文描述了合适的方法和材料。材料、方法和实例仅是举例说明性的而非限制性的。

当用于修饰特定基团或部分时，“取代的”是指特定基团或部分的至少一个，和可能两个或更多个，例如2、3、4或更多个氢原子被独立地替换为如下定义和化合价规则所允许的相同或不同的取代基。在任何特定实施方案中，基团、部分或取代基可以是取代或未取代的，除非明确定义为“未取代的”或“取代的”。因此，本文指定的任何基团可以是未取代或取代的。在特定的实施方案中，取代基可以明确定义或可以不明确定义为取代的，但仍考虑任选地被取代。例如，“烷基”或“芳基”部分可以是未取代或取代的，但“未取代的烷基”或“未取代的芳基”是未被取代的。示例性的取代基包括但不限于OH；卤素，例如F、Cl、Br或I；烷基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基；烷氧基；酰基；苯甲基；芳基，例如苯基或萘基；或其组合。

“酰基”是指基团-C(O)R，其中R为H、脂肪族或芳香族。示例性的酰基部分包括但不限于-C(O)H、-C(O)烷基、-C(O)C₁-C₆烷基、-C(O)环烷基、-C(O)烯基、-C(O)环烯基、-C(O)炔基或-C(O)芳基。具体实例包括-C(O)H、-C(O)Me、-C(O)Et或-C(O)苯基。

“脂肪族”是指基本上基于烃的基团或部分。脂肪族基团或部分可以是无环的，包括烷基、烯基或炔基，其环状形式，例如脂环族基团或部分，包括环烷基、环烯基或环炔基，并且进一步包括直链和支链排列，以及所有立体和位置异构体。除非另有明确说明，脂肪族基团包含1至25个碳原子(C_1-25)；例如，对于饱和的无环脂肪族基团或部分，1至15个(C_1-15)、1至10个(C_1-10)、1至6个(C_1-6)或1至4个碳原子(C_1-4)，2至25个碳原子(C_2-25)；例如，对于不饱和的无环脂肪族基团或部分，2至15个(C_2-15)、2至10个(C_2-10)、2至6个(C_2-6)或2至4个碳原子(C_2-4)，或对于脂环族基团或部分，3至15个(C_3-15)、3至10个(C_3-10)、3至6个(C_3-6)或3至4个(C_3-4)碳原子。脂肪族基团可以是取代或未取代的，除非明确称为“未取代的脂肪族”或“取代的脂肪族”，或例如未取代的烷基、烯基或炔基，或其环状形式，或取代的烷基、烯基或炔基，或其环状形式。脂肪族基团可以被一个或多个取代基取代(对于脂肪族链中每个亚甲基碳，至多两个取代基，或对于脂肪族链中-C＝C-双键的每个碳，至多一个取代基，或对于末端次甲基的碳，至多一个取代基)。

“烷氧基”是指基团-OR，其中R为取代或未取代的烷基或取代或未取代的环烷基。在某些实例中，R为C_1-6烷基或C_3-6环烷基。甲氧基(-OCH₃)和乙氧基(-OCH₂CH₃)是示例性的烷氧基。在取代的烷氧基中，R为取代的烷基或取代的环烷基，其实例包括卤代烷氧基，例如-OCF₂H或-OCF₃。

“烷基”是指具有1至25个(C_1-25)或更多个碳原子，更典型地1至10个(C_1-10)碳原子，例如1至6个(C_1-6)碳原子或1至4个(C_1-4)碳原子的饱和的脂肪族烃基。烷基部分可以是取代或未取代的。该术语例如包括直链和支链烃基，例如甲基(CH₃)、乙基(-CH₂CH₃)、正丙基(-CH₂CH₂CH₃)、异丙基(-CH(CH₃)₂)、正丁基(-CH₂CH₂CH₂CH₃)、异丁基(-CH₂CH₂(CH₃)₂)、仲丁基(-CH(CH₃)(CH₂CH₃)、叔丁基(-C(CH₃)₃)、正戊基(-CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃)和新戊基(-CH₂C(CH₃)₃)。

除非另有规定，“芳族”是指具有单环(例如苯基、吡啶基或吡唑基)或多个稠环的5至15个环原子的环状共轭基团或部分，稠环中至少一个环是芳族的(例如萘基、吲哚基或吡唑并吡啶基)，即至少一个环和任选的多个稠环具有连续的、离域的π-电子系统。通常，平面外π-电子的数量对应于Hückel规则(4n+2)。与母体结构的连接点通常是通过稠环系统的芳族部分。例如，然而，在某些实例中，上下文或明确公开可以指示连接点是通过稠环系统的非芳族部分。例如，/>芳族基团或部分可以仅包含环中的碳原子，例如芳基基团或部分，或者其可以包含一个或多个环碳原子和一个或多个包含孤对电子的环杂原子(例如S、O、N、P或Si)，例如在杂芳基基团或部分中。除非另有说明，芳基可以是取代或未取代的。

除非另有规定，“芳基”是指具有单环(例如苯基)或多个稠环的6至15个碳原子的芳族碳环基团，稠环中至少一个环是芳族多稠环，其中至少一个环是芳族的(例如1,2,3,4-四氢喹啉、苯并二氧戊环等)，前提是连接点通过环系统的芳族部分。如果任何芳族环部分包含杂原子，则该基团为杂芳基而非芳基。芳基可以为例如单环、双环、三环或四环。除非另有说明，芳基可以是取代或未取代的。

II.概述

某些多环芳族化合物，例如任选取代的萘化合物或蒽化合物，可以与单线态氧反应以可逆地形成内过氧化物。如本文所用，术语萘化合物和蒽化合物包括母体化合物，即分别为萘或蒽，除非明确排除或如果上下文另有标示。方案1图示说明1,4-二甲基萘(1,4-DMN)生成相应的1,4-DMN内过氧化物的示例性可逆反应。单线态氧(¹O₂)是氧的激发态，与被称为三线态氧(³O₂)的基态氧相比具有独特的反应性。¹O₂的独特反应性已发现可用于有机氧化和癌症治疗。取代的萘和蒽内过氧化物的稳定性可能因萘的1位和4位或蒽的9位和10位的基团不同而不同。在特定温度下不太稳定的内过氧化物比更稳定的内过氧化物更容易分解以释放¹O₂并再生原始萘或蒽化合物。

内过氧化物例如1,4-DMN内过氧化物的形成是由与单线态氧的反应产生的，单线态氧可以使用三线态光敏剂(PS)产生，PS在合适的可见光照射下将能量转移到基态氧(方案1)。许多三线态光敏剂是可商购的，并且任何特定光敏剂的适用性仅受溶解度的限制，只要它不与¹O₂、多环芳族化合物或产生的内过氧化物反应。因此，通过选择特定的光敏剂或光敏剂的组合，几乎整个可见光谱和NIR可用于产生¹O₂并因此产生内过氧化物(图1)。合适的光敏剂包括但不限于玫瑰红、亚甲基蓝、曙红B、Ru(bpy)₃、甲基绿、红荧烯、富勒烯(烷基、芳基、烷氧基-取代或未取代的C_20-94)、芴(例如包含9,9-取代或2,7-取代的芴)、纳米粒子(例如CdTe、ZnSe、SiNP、CNP、AuNP、BiNP或包含由二氧化硅、蛋白质或聚合物附着或封装的封装小分子三线态光敏剂的纳米颗粒)或其组合。

典型的太阳能转换反应将太阳能转化为电能，电能必须在使用之前被储存起来。在人工光合作用中，太阳能以太阳能燃料的形式转化为化学势，可以在使用之前被储存起来。相比之下，本文公开的是利用多环芳族化合物与单线态氧的反应用于能量或氧储存和释放应用的系统和方法的实施方案。某些实施方案允许太阳能通过在系统中产生可以驱动例如活塞的机械装置的压力和/或体积变化而直接转化为机械能。其它实施方案允许从气体混合物中可逆地去除氧，从而导致替代应用，例如氧储存、纯化、浓缩和/或去除。

由萘或蒽化合物与单线态氧反应形成的内过氧化物以与温度相关的速率释放氧。因此，氧的消耗可以通过控制曝光来控制，而氧的释放可以使用热量来控制。这样的系统和方法显示出以压力或体积变化的形式从光产生机械功的前景。据发明人所知，将可见光直接转换为机械能以前未曾报道。此外，由于与单线态氧的选择性反应，该方法可用于从气态混合物如大气空气中纯化和/或去除氧。

III.化合物

适用于所公开技术的化合物包括可与单线态氧形成内过氧化物的芳族化合物。在一些实施方案中，所述化合物是包含两个或更多个环，例如2、3、4、5个或更多个芳环，且优选两个或三个芳环的多环芳族化合物。某些实施方案涉及具有式I的化合物

对于式I，虚线(---)表示任选的键，即该化合物是具有式II的萘化合物：

或具有式III的蒽化合物：

此外，对于式I、II和III，R¹和R²各自独立地为H；OH；脂肪族，例如烷基(例如甲基、乙基、异丙基或正丙基)、烯基(例如乙烯基或丙烯基)或炔基(例如乙炔基或丙炔基)或其环状形式；芳香族，例如芳基(例如苯基或萘基)；-CH₂芳基，例如苯甲基；烷氧基，例如-O-烷基，优选-O-CH₃、-O-Et或-O-iPr；-O-酰基，例如-O-C(O)烷基或-O-C(O)芳基，优选-O-C(O)CH₃或-O-C(O)苯基；-O-Si(烷基)₃，例如-O-Si(Me)₃或-O-Si(iPr)3；卤素，例如F、Cl、Br或I；氰基；-O-氨基酸，例如-O-Glu；-O-碳水化合物，例如或聚合物。n为0至6，例如0、1、2、3、4、5或6。以及如果存在的话，R³为OH；脂肪族，例如烷基(例如甲基、乙基、异丙基或正丙基)、烯基(例如乙烯基或丙烯基)或炔基(例如乙炔基或丙炔基)或其环状形式；芳香族，例如芳基(例如苯基)；烷氧基，例如-O-烷基，优选-O-CH₃、-O-Et或-O-iPr；-O-酰基，例如-O-C(O)烷基或-O-C(O)芳基，优选-O-C(O)CH₃或-O-C(O)苯基；-O-Si(烷基)₃，例如-O-Si(Me)₃或-O-Si(iPr)₃；卤素，例如F、Cl、Br或I；氰基；-O-氨基酸，例如-O-Glu；或-O-碳水化合物，例如/>或聚合物。

如果存在，每种聚合物可以独立地为聚烷基聚合物，例如聚乙烯或聚丙烯；聚烷基二醇，例如聚乙二醇或聚丙二醇；多肽；聚丙烯酸聚合物或共轭聚合物链。在某些实施方案中，光敏剂也可以与聚合物共轭。

在一些实施方案中，R¹和R²相同，但在其它实施方案中，R¹和R²不同。在一些实施方案中，R¹和R²中的至少一个不为H，并且在某些实施方案中，R¹和R²都不为H。

在某些实施方案中，n＝0。

在一些实施方案中，n＝0并且R¹和R²都为烷基，例如甲基。在特定实施方案中，该化合物为1,4-二甲基萘(1,4-DMN)。

IV.氧的吸收和释放

通过用光照射多环芳族化合物例如萘和/或蒽或其衍生物和光敏剂的混合物来促进氧吸收。该混合物可以是在合适溶剂中包含多环芳族化合物和光敏剂的溶液。适用于所公开技术的溶剂包括能溶解多环芳族化合物例如萘和/或蒽化合物和光敏剂，而不与多环芳族化合物、光敏剂、单线态氧或所得内过氧化物发生化学反应的任何溶剂。合适的溶剂包括但不限于乙腈；氯化溶剂，例如二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、四氯化碳和氯仿；碳酸亚丙酯；乙二醇；丙二醇；四氢呋喃；己烷；乙醚；二甲基甲酰胺；水；乙醇；甲醇；或其氘代类似物；或其组合。

在替代实施方案中，所公开的系统和方法可以包括固态多环芳族化合物/光敏剂组合物。适应固态系统可以减少或消除为促进氧溶解而对于鼓泡或混合气体例如空气的需求。在这样的固态系统中，光敏剂和多环芳族化合物例如1,4-DMN被加载到合适的固态载体上，例如通过吸附、吸收和/或通过共价或离子键连接。合适的固态载体包括但不限于多孔和/或透气材料，例如沸石、二氧化硅例如硅藻土、水凝胶、聚合物、金属-有机骨架模体或其组合。可以选择固体载体以对适合激发三线态光敏剂的光波长透明，例如在可见-NIR波长下的硅藻土。和/或固体载体的路径长度可以被选择以增加透明度，例如，对于聚合物，和/或具有与光的最大穿透深度相当的深度。另外或替代地，固体载体可以吸收光并充当单线态氧光敏剂，例如与纳米颗粒一起。

光可以是多色或单色可见光和/或近红外光和/或可以具有或包括380nm或更小至1000nm或更大，例如380nm至740nm、380nm至700nm的波长。在某些实施例中，光具有或包括500nm至600nm，例如530nm至575nm的波长。可以基于一种或多种光敏剂的吸光度来选择一种或多种光的波长。玫瑰红可被500-570nm的绿光激发，或者亚甲基蓝可使用580-640nm的红光激发。光可以是自然光，例如太阳光，并且可以未经过滤或与仅用于所需波长范围的滤光片一起使用。另外地或替代地，光可以包括人造光，例如LED光，其任选地被选择以提供具有所需波长的光。

在所公开的系统和方法的一些实施方案中，氧吸收和氧释放通常在单独的步骤中进行。每个步骤在适合于促进各自反应的温度下进行。例如，氧吸收可以在-78℃或更低至100℃或更高，例如-78℃至50℃、-78℃至20℃、-50℃至20℃、-25℃至20℃、0℃至20℃或10℃至20℃的温度下进行。并且氧释放可以在-40℃至100℃或更高，例如-20℃至50℃、-20℃至30℃、-10℃至30℃、0℃至30℃、10℃至30℃、15℃至25℃或20℃至25℃的温度下进行。

在一些实施方案中，氧释放在高于氧吸收发生温度的温度下进行。在其它实施方案中，进行两个反应的温度可以重叠或基本相同，但是当多环芳族化合物和光敏剂的混合物被照射时，氧吸收支配氧释放，导致内过氧化物浓度总体增加和氧气浓度降低。在这样的实施方案中，一旦停止照射，氧释放就占主导地位，并因此导致氧气浓度增加。

在一些实施方案中，内过氧化物可以在低于氧释放温度的温度下储存，从而储存已经从气体中除去的氧。内过氧化物可以储存期望的时间段，例如从大于零至一年或更长，例如从大于零至52周，从大于零至30周，从大于零至20周，从大于零至10周，从大于零至4周，从大于零至1周，从大于零至5天，从大于零至3天，从大于零至2天，从大于零至24小时，从大于零至18小时，从大于零至12小时，从1小时至6小时，或从1小时至3小时。在一些实施方案中，内过氧化物用于储存氧以用于紧急情况，例如用于飞机紧急氧系统。

对于初步研究，玫瑰红被用作光敏剂，因为它的可用性和高¹O₂量子产率(φ≈0.76)。在封闭系统中，在绿光照射下，1,4-DMN(6.4×10^-2M)与玫瑰红(1×10^-4M)在乙腈(10mL)中的光催化氧化反应通过由于氧消耗的相应压力降低来监测。相应的内过氧化物的稳定性随温度而变化。关闭绿光照射后，不再产生¹O₂，1,4-DMN内过氧化物能够在20℃或更低的温度下储存。

当温度升至高于20℃时，氧被释放，并且1,4-DMN被再生。通过相应的压力增加监测氧的释放。如图2所示，由于1,4-DMN消耗氧，¹O₂的初始生成导致形成内过氧化物和系统压力降低。结果还表明内过氧化物在16℃和20℃之间相对稳定，因为当关闭绿光照射时，在这些温度下没有观察到压力增加。

随着温度升高到22℃，观察到压力增加，这可能是由于内过氧化物的不稳定及导致的氧释放和1,4-DMN再生。当在22℃下绿光照射时，氧化速率主导氧的释放，导致氧的整体消耗和压力降低。

由于光敏剂在氧的消耗和释放过程中不发生化学反应或显著降解，并且多环芳族化合物被再生，因此该系统可以重复循环而不会显著损失功效。在25℃的两个循环过程中使用1,4-DMN，通过每隔四小时打开和关闭绿色LEDs证明了这一点(图3)。激发玫瑰红产生¹O₂导致四小时后压力降低约0.5PSI。关灯四个小时后，由于储存的氧释放，压力恢复到接近起始压力。在第二个四小时开启/四小时关闭照射循环期间观察到类似的压力降低/压力增加模式(图3)。

将1,4-DMN的量按比例增加至0.32M在循环时产生了类似的结果，但在12小时间隔内压力变化接近1.5PSI(图4)。在两种1,4-DMN浓度下都观察到相同的压力变化速率，这表明氧是限制性试剂。将1,4-DMN的量增加到50％(3.2M)导致氧消耗速率降低，并且在90％(5.8M)1,4-DMN时没有观察到氧消耗。结果表明，随着1,4-DMN浓度的增加，氧在1,4-DMN溶液中的溶解度可能会降低，从而降低系统的有效性。在一些实施方案中，多环芳族化合物的浓度为大于零至4M或更高，例如大于零至3.5M、0.01M至3M、0.02M至2M、0.05M至1M或0.05M至0.75M。在某些实施方案中，例如在大气条件下25℃，1,4-DMN的浓度范围为0.064或更小至1M或更大，例如0.064M至0.64M。

在较高的1,4-DMN浓度下改善氧消耗的一种选择是增加氧的浓度，例如通过使用基本纯的氧气。在氧顶空(16.9PSI，1.13atm)下观察到20％、30％和50％(1.3M、2.0M和3.2M)溶液的氧消耗速率几乎相等(图5)。虽然观察到高氧消耗速率，但几乎相同的速率仍然表明1,4-DMN在这些浓度下不限制氧消耗速率。然而，对于大气条件下的氧纯化应用，较低浓度，例如0.064M或更低至1M，或0.064M至0.64M的1,4-DMN，更适合在25℃下在某些溶剂例如乙腈中将氧溶解在溶液中。

与包括太阳能系统在内的许多光能系统相比，本系统显示出许多显著优势。由于三线态光敏剂的作用只是产生¹O₂，因此可以使用多种染料来吸收包括NIR光在内的可见光谱。此外，由于吸收的每个光子都可用于产生内过氧化物的相同目标，因此在较低能量照射下效率提高。另外，逆反应不需要光来释放氧，并且因此这种系统可用于夜间释放氧，这是大多数太阳能技术面临的主要挑战。虽然已经使用光热技术将太阳能转化为热能，但所公开的系统也可以通过提供和移除光而在恒定温度下循环。所公开的示例性系统产生约0.34的内过氧化物形成的量子产率，这导致使用550nm光的约2％的转化为PV功的效率。

V.应用

所公开的系统和方法的实施方案可用于许多应用，例如将太阳能和/或人造光转化为机械功，和/或氧纯化、浓缩、分离、储存和/或去除。

A.产生机械功

在封闭系统中，循环开关照射导致的压力变化会导致体积变化以驱动机械系统。在等温条件下，系统的功(W)的量可以通过公式1计算

公式1.

关于公式1，n为O₂的摩尔数，R为理想气体定律常数，T为温度，V2为最终体积和V1为初始体积。体积变化可用于驱动活塞，如图6所示。关于图6，含有三线态光敏剂和多环芳族化合物例如1,4-DMN的溶液在暴露于合适的光源时从顶部空间中的气体中去除氧，导致体积减小，这可导致活塞降低。当光被移除或关闭时，溶液将氧释放回顶部空间以恢复初始体积并提升活塞。总体结果是循环暴露于光产生机械功。这可以在照射下O₂吸收主导O₂释放的一个温度下进行，或者系统可以在照射期间冷却以降低O₂释放速率，并屏蔽照射或以其它方式防止被照射以增加O₂的释放速率。

已使用亚硝酰氯(NOCl)气体分解和重组产生NO和Cl₂来产生机械能。然而，该方法的最大潜力限于压力/体积变化是NOCl初始摩尔数的两倍，并且还需要UV光而不是可见光来操作。此外，亚硝酰氯是剧毒的，对眼睛、肺和皮肤有刺激性，并且是一种强氧化剂。并且氯气和NO气体也都是有毒的。

相比之下，本文所公开的系统和方法相对于先前从光产生机械功的尝试具有许多优点。首先，所公开的方法可以使用环境空气、富含氧的空气或具有高氧浓度的气体，例如基本上纯的氧气。因此，潜在环境风险显著降低。而且由于三线态光敏剂的作用只是产生¹O₂，因此可以使用多种染料来吸收包括NIR光在内的可见光谱。此外，由于吸收的每个光子都用于产生内过氧化物，因此在较低能量照射下效率提高。另外，释放反应不需要光来释放氧，并且因此这种系统可以在夜间使用，这对大多数太阳能技术来说是一个重大挑战。虽然已经使用光热技术将太阳能转化为热能，但所公开的方法可以在恒定温度下循环。

B.连续流反应器

此外，本文公开了适用于例如从大气或从替代的气体混合物中纯化、浓缩、储存、分离和/或去除氧的连续流反应器的实施方案。图7提供了图示说明连续流反应器的示例性实施方案的示意图。关于图7，反应器2包括第一反应管4和第二反应管6。反应器2还包括第一连接管8和第二连接管10，它们流体连接第一反应管4和第二反应管6，使得流体可以在如箭头12所示的循环中，或在相反的方向上流动。流体可以为包含多环芳族化合物，例如萘和/或蒽化合物，和光敏剂的溶液，任选地在本文公开的合适溶剂中。

反应器2还包括气体入口14，其有助于将例如空气的气体引入到第一反应管4中。在一些实施方案中，将气体鼓泡进第一反应管4中的流体中。在第一反应管4中，流体例如包含多环芳族化合物和光敏剂的溶液暴露于具有适合于促进氧从气体吸收到多环芳族化合物以形成内过氧化物的波长的光16。光16可以是自然光和/或人造光，例如来自LED光源。图7显示光源位于第一反应管4外部，但本领域普通技术人员将理解，光源可位于第一反应管4内和/或位于第一反应管4的壁中。对于外部光源，如图7所示，第一反应管4可以包括有利于光从光源传递到流体的材料。在一些实施方案中，第一反应管4可以部分或基本上完全由该材料形成，但在其它实施方案中，第一反应管4包括一个或多个便于光通过的窗口。合适的材料包括但不限于玻璃、丙烯酸、聚偏二氯乙烯、聚碳酸酯、二氧化硅及其组合。

反应器2还可以包括冷却器18，其将流体的温度降低和/或保持在适合于促进氧吸收和/或内过氧化物形成的第一温度。图7显示了位于第一反应管4底部的任选的冷却器18，但是本领域普通技术人员将理解，冷却器18可以沿着第一反应管4，位于适合于将流体降低和/或保持在第一反应管4中的第一温度的任何位置。

附加地或替代地，反应器2可以包括任选的加热器20，其将流体的温度升高到适合于促进内过氧化物分解和/或释放储存的氧的第二温度，氧然后可以通过氧出口22离开反应器2。加热器20可以位于沿第二反应管6的任何合适位置，例如在第二反应管6的底部，如图7所示。尽管图7示出了任选的冷却器18和加热器20在反应器2中的流体流动路径内的示例性位置，但是本领域普通技术人员将理解，冷却器和/或加热器可替代地位于相应的反应管之外，从而通过管壁加热或冷却流体。合适的加热和/或冷却装置包括但不限于热交换装置。例如电阻器、灯丝或光热材料的加热装置可以用于与腔室直接或间接接触地加热。冷却可以通过风扇或泵使空气或液体通过或通过热电冷却来实现。

附加地或替代地，反应器2可以包括一个或多个搅拌器，以促进流体分别在第一和第二反应管4和6中的一个或两个中混合，例如通过搅拌。这种搅拌可以促进单线态氧的形成和单线态氧与多环芳族化合物之间的反应。

随着氧的释放，至少一部分多环芳族化合物在流体中再生。包含再生的多环芳族化合物的流体通过第二连接管10返回第一反应管4，以完成循环。在一些实施方案中，第二反应管6内的流体被遮光，例如通过使第二反应管6的壁不透明，使得其内的流体保持在黑暗中。这基本上防止了从释放的氧中形成单线态氧，以及进一步的形成内过氧化物。

C.氧浓缩器

所公开技术的某些实施方案涉及氧浓缩器。图8提供了氧浓缩器的示例性实施方案。关于图8，浓缩器包括腔室100，腔室100包括气体入口102，气体例如空气通过气体入口102进入腔室100并暴露于介质104。介质104包括多环芳族化合物，例如萘和/或蒽化合物，以及光敏剂。介质104可以为液体介质，例如多环芳族化合物和光敏剂的溶液，或者介质104可以为固体介质，并且在一些实施方案中，为多孔固体介质，例如粉末、晶体结构、纳米结构、和/或颗粒。

腔室100任选地可以包括泵106，以促进气体吸入，和/或压缩腔室中的气体以进一步促进介质104吸收氧。图8显示了位于腔室100内的泵106，但是本领域普通技术人员将理解泵106可以位于腔室100外部并且流体连接到空气入口102。在一些实施方案中，泵106位于腔室100内部并且通过气体入口102将气体吸入腔室。在这样的实施方案中，气体入口102可以为透气膜、多孔材料、阀门或通向气体例如环境空气的开口。

腔室100还包括一个或多个光源108。一个或多个光源108可以位于腔室100的一个或多个壁内，如图8所示。另外或替代地，一个或多个光源108可以位于腔室100内，但不在腔室的壁中。或者，一个或多个光源108可以为腔室100的壁中的窗口，或构成腔室100的壁的窗口，其有利于来自外部光源，例如太阳光和/或外部人造光源(未显示)的光进入腔室。固体载体对于在可见-NIR波长下激发三线态光敏剂例如硅藻土的光的波长可以是透明的。和/或固体载体的路径长度可以被最小化以增加透明度，例如使用聚合物。另外或替代地，固体载体可以吸收光并充当单线态氧光敏剂，例如使用纳米颗粒。

腔室100还可以包括加热和/或冷却装置。在一些实施方案中，加热和/或冷却装置为单个装置，例如图8中的元件110。或者，腔室100可以包括单独的加热器和冷却器，以单独加热和冷却腔室。合适的加热和/或冷却装置包括但不限于热交换装置。例如电阻器、灯丝或光热材料的加热装置可用于与腔室直接或间接接触地加热。冷却可以通过风扇或泵使空气或液体通过或通过热电冷却来实现。

在操作期间，例如空气的气体通过气体入口102进入腔室100并暴露于介质。一个或多个光源108提供合适波长的光以促进介质吸收氧和形成内过氧化物。剩余的气体可以通过出口112从腔室100排出。在替代实施方案中，剩余的气体通过气体入口102释放，气体入口被配置为允许在两个方向上流动。

一旦介质104已经储存了所需量的氧，浓缩器可以被配置为释放氧。通常，一个或多个光源108被关闭、移除或遮挡，和/或加热/冷却装置110被配置为加热介质104，从而促进内过氧化物降解和氧释放。在一些实施方案中，气体入口102继续促进气体进入腔室100。释放的氧与气体例如空气混合，形成通过出口112离开腔室100的富氧气体混合物。在一些实施方案中，出口112连接到一种用于向有需要的对象提供富氧空气的呼吸装置。

在一些实施方案中，氧浓缩器包括单个腔室100，但其它实施方案包括两个或更多个，例如两个、三个、四个、五个或更多个腔室。在某些实施方案中，便携式氧浓缩器包括两个腔室；第一腔室被配置为储存氧，而第二腔室被配置为释放氧。一旦第二腔室已经释放了基本上所有储存的氧和/或不能提供具有所需氧含量的富氧气体，则重新配置第二腔室以储存氧，同时重新配置第一腔室以储存氧。在包括两个或更多个腔室的一些实施方案中，腔室还可以在每个腔室中包括泵。然而，在替代实施方案中，包括两个或更多个腔室的系统可以每个腔室包括少于一个泵。例如，包括两个腔室的系统可以包括单个泵，该泵配置为分别泵送至第一腔室或第二腔室，或配置为同时泵送至两个腔室。

所公开的系统克服了现有氧纯化和/或储存解决方案目前面临的许多挑战，因为它主要由阳光或LED供电以消耗氧。氧释放可以在接近腔室温时开始，或者在略高于25℃的温度下增加。通过将溶液保持在16℃左右的较低温度和/或密封容器中来储存消耗的氧。

本文所述的系统的效用由其重复循环的氧储存和释放的寿命决定。在氧气氛下照射4个循环后，观察到氧化速率的明显变化，这由每个照射循环的压力下降速率减慢指示(图9)。尽管如此，类似的氧释放速率表明1,4-DMN是稳定的。否则，如果发生不可逆氧化，氧的释放也会减慢。不受特定理论的束缚，该结果可能表明正在发生玫瑰红光漂白，这将导致较少的¹O₂产生并因此改变氧化速率。然而，这可以通过使用替代的三线态光敏剂来解决，例如亚甲基蓝、曙红B、Ru(bpy)₃、甲基绿、红荧烯、富勒烯(烷基、芳基、烷氧基-取代或未取代的C_20-94)、芴(例如包含9,9-取代或2,7-取代的芴)、纳米颗粒(例如CdTe、ZnSe、SiNP、CNP、AuNP、BiNP或封装的小分子三线态光敏剂，形成附着或封装到二氧化硅、蛋白质或聚合物/由二氧化硅、蛋白质或聚合物附着或封装的纳米颗粒)，或其组合。

VI.示例性实施方案

以下编号的段落举例说明了所公开技术的示例性实施方案。

段落1.一种方法，包括：

在第一温度下将包含多环芳族化合物和光敏剂的第一混合物暴露于第一部分氧气和光，以形成包含内过氧化物的第二混合物，选择第一温度以基本上防止内过氧化物分解；

将第二混合物的温度升高至高于第一温度的第二温度和/或停止照射以促进内过氧化物分解，以形成再生的多环芳族化合物并释放氧；和

将释放的氧与空气流混合以形成富氧空气流。

段落2.段落1的方法，其中将第一混合物暴露于氧气包括将第一混合物暴露于环境空气。

段落3.段落1或段落2的方法，其中该方法进一步包括将富氧空气流提供给有需要的患者。

段落4.段落1-3中任一项的方法，进一步包括在将第二混合物的温度升高到第二温度之前，将第二混合物保持在处于或低于第一温度达选定的时间段。

段落5.段落1-4中任一项的方法，进一步包括将再生的多环芳族化合物和光敏剂暴露于第二部分氧气，以重新形成至少一部分内过氧化物。

段落6.一种方法，包括：

a)在第一温度下将包含第一多环芳族化合物和第一光敏剂的第一混合物暴露于第一部分氧气和来自第一光源的光，以形成包含第一内过氧化物的第二混合物，选择第一温度以基本上防止第一内过氧化物分解；

b)将第二混合物的温度升高到高于适合分解第一内过氧化物的第一温度的第二温度，从而再生至少一部分第一多环芳族化合物，并形成与第一空气流混合以形成第一富氧空气流的第二部分氧气；

c)在第三温度下将包含第二多环芳族化合物和第二光敏剂的第三混合物暴露于第三部分氧气和来自第二光源的光，以形成包含第二内过氧化物的第四混合物，选择第三温度以基本上防止第二内过氧化物分解；

d)当第一内过氧化物已基本分解时，将第三混合物的温度升高至高于第三温度并选择分解第二内过氧化物的第四温度，从而再生至少一部分第二多环芳族化合物，并形成与第二空气流混合以形成第二富氧空气流的第四部分氧气；和

e)将第一多环芳族化合物和第一光敏剂暴露于第五部分氧气和来自第一光源的光，以重新形成至少一部分第一内过氧化物。

段落7.段落6的方法，其中步骤b与步骤c同时进行。

段落8.一种方法，包括：

将包含多环芳族化合物、光敏剂和氧气的第一混合物在具有第一体积的封闭空间中暴露于光，以通过多环芳族化合物和氧气之间的反应形成内过氧化物，从而改变封闭空间的体积到小于第一体积的第二体积；和

移除光以再生多环芳族化合物，将至少一部分氧气释放到封闭空间中，从而将封闭空间的体积改变为与第一体积基本相同的第三体积。

段落9.段落8的方法，其中改变封闭空间的体积移动活塞。

段落10.一种方法，包括：

将包含多环芳族化合物、光敏剂和氧气的第一混合物在具有第一压力的封闭空间中暴露于光，以通过多环芳族化合物和氧气之间的反应形成内过氧化物，从而改变封闭空间中的压力至小于第一压力的第二压力；和

移除光以再生多环芳族化合物，将至少一部分氧气释放到封闭空间中，从而将封闭空间的压力改变为与第一压力基本相同的第三压力。

段落11.段落10的方法，其中改变封闭空间的压力导致做功。

段落12.段落8-11中任一项的方法，进一步包括将再生的多环芳族化合物暴露于光以重新形成至少一部分内过氧化物，然后移除光源以再生多环芳族化合物。

段落13.根据段落8-12中任一项的方法，其中将所述第一混合物暴露于所述光是在第一温度下进行的，并且移除所述光进一步包括将所述温度升高到高于所述第一温度的第二温度。

段落14.段落1-13中任一项的方法，其中所述多环芳族化合物为萘化合物或蒽化合物。

段落15.段落14的方法，其中多环芳族化合物具有式I

其中：

R¹、R²和R³各自独立地为H、OH、脂肪族、芳基、烷氧基、-O-酰基、-O-Si(烷基)₃、-O-氨基酸或-O-碳水化合物；

n为0至6；和

“---”表示可能存在或可能不存在的键。

段落16.段落15的方法，其中所述化合物具有选自以下的式：

段落17.段落15或段落16的方法，其中n＝0。

段落18.段落15-17中任一项的方法，其中R¹和R²中的至少一个不为H。

段落19.段落15-18中任一项的方法，其中R¹和R²都为烷基。

段落20.段落15-19中任一项的方法，其中R¹和R²相同且不为H。

段落21.段落15-19中任一项的方法，其中所述多环芳族化合物为1,4-二甲基萘。

段落22.段落1-7和13-21中任一项的方法，其中第一温度为-78℃至25℃。

段落23.段落22的方法，其中第一温度为0℃至20℃。

段落24.段落1-7和13-23中任一项的方法，其中第二温度为-40℃至100℃。

段落25.段落24的方法，其中第二温度为15℃至25℃。

段落26.段落1-25中任一项的方法，其中所述光敏剂为玫瑰红、亚甲基蓝、曙红B、Ru(bpy)₃、甲基绿、红荧烯、芴、富勒烯、纳米颗粒或其组合。

段落27.段落26的方法，其中：

富勒烯为C_20-94富勒烯，任选被烷基、芳基、烷氧基或其组合取代；

芴为9,9-取代芴或2,7-取代芴；和

纳米颗粒为CdTe、ZnSe、SiNP、CNP、AuNP或BiNP纳米颗粒，为包含三线态光敏剂的二氧化硅、蛋白质或聚合物纳米颗粒或其组合。

段落28.段落26的方法，其中光敏剂为玫瑰红。

段落29.段落1-28中任一项的方法，其中所述光包括具有从380nm至1000nm的波长的光。

段落30.段落29的方法，其中所述光为可见光。

段落31.段落30的方法，其中可见光具有从380nm至740nm的波长。

段落32.段落31的方法，其中可见光包括具有从530nm至575nm的波长的光。

段落33.段落1-21中任一项的方法，其中所述光包括自然光。

段落34.段落33的方法，其中所述光为太阳光。

段落35.段落1-33中任一项的方法，其中所述光包括来自LED光源的光。

段落36.段落1-35中任一项的方法，其中第一混合物为溶液并且还包含溶剂。

段落37.段落36的方法，其中溶剂为乙腈、乙醇、甲醇、二氯甲烷、己烷、水、乙醚、二甲基甲酰胺、四氯化碳、氯仿、碳酸亚丙酯、乙二醇、丙二醇、四氢呋喃或其组合。

段落38.段落36的方法，其中溶剂为乙腈。

段落39.段落1-38中任一项的方法，其中第一混合物为固体。

段落40.段落39的方法，其中所述固体进一步包含沸石、硅藻土、水凝胶、聚合物、金属-有机骨架模体或其组合。

段落41.段落40的方法，其中聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚乙二醇、聚丙二醇、肽、聚丙烯酸或其组合。

段落42.段落41的方法，其中所述聚合物具有5kDa至500kDa的分子量。

段落43.一种系统，包括：

第一腔室、第一气体入口、第一气体出口、第一泵和第一光源，所述第一腔室包括第一混合物，该第一混合物包括第一多环芳族化合物和第一光敏剂；

第二腔室、第二气体入口、第二气体出口、第二泵和第二光源，所述第二腔室包括第一多环芳族化合物和第二光敏剂的第二混合物；和

控制器，配置为在第一和第二气体入口之间切换空气流。

段落44.段落43的系统，进一步包括温度控制器。

段落45.段落44的系统，其中温度控制器为加热器、冷却器或其组合。

段落46.一种系统，包括：

体积可以变化并包含一种混合物的封闭空间，该混合物包含多环芳族化合物、光敏剂和含氧气体。

段落47.一种系统，包括：

压力可以变化并包含一种混合物的封闭空间，该混合物包含多环芳族化合物、光敏剂和含氧气体。

段落48.段落46或段落47的系统，还包括光源。

鉴于可以应用本公开的原理的许多可能的实施方案，应该认识到所举例说明的实施方案仅是本技术的优选实例，并且不应被视为限制本发明的范围。相反，本发明的范围由以下权利要求限定。因此，我们将所有落入这些权利要求的范围和精神内的内容作为我们的发明。

Claims

1.一种储存和释放氧的方法，包括：

将释放的氧与空气流混合以形成富氧空气流；

其中，所述多环芳族化合物具有式II的结构

其中：

R¹和R²各自独立地为脂肪族；

R³为H、OH、脂肪族、芳基、烷氧基、-O-酰基、-O-Si(烷基)₃、-O-氨基酸或-O-碳水化合物；

n为0至6。

2.权利要求1的方法，其中将所述第一混合物暴露于氧气包括将所述第一混合物暴露于环境空气。

3.权利要求1的方法，还包括在将所述第二混合物的温度升高到所述第二温度之前将所述第二混合物保持在处于或低于所述第一温度达选定的时间段。

4.权利要求1的方法，还包括将再生的多环芳族化合物和光敏剂暴露于第二部分氧气以重新形成至少一部分内过氧化物。

5.权利要求1的方法，其中

n＝0；或者

R¹和R²都为烷基；或者

n＝0且R¹和R²都为烷基。

6.权利要求1的方法，其中多环芳族化合物为1,4-二甲基萘。

7.权利要求1的方法，其中第一温度为-78℃至25℃；或者

第二温度为-40℃至100℃；或者

其组合。

8.权利要求1-7中任一项的方法，其中光敏剂为三线态光敏剂。

9.权利要求8的方法，其中三线态光敏剂为玫瑰红、亚甲基蓝、曙红B、Ru(bpy)₃、甲基绿、红荧烯、芴、富勒烯、纳米颗粒或其组合。

10.权利要求9的方法，其中：

芴为9,9-取代芴或2,7-取代芴；和

纳米颗粒为CdTe纳米颗粒、ZnSe纳米颗粒、SiNP纳米颗粒、CNP纳米颗粒、AuNP纳米颗粒、BiNP纳米颗粒、二氧化硅纳米颗粒、蛋白质纳米颗粒、聚合物纳米颗粒或其组合，其中所述二氧化硅纳米颗粒、蛋白质纳米颗粒或聚合物纳米颗粒包含三线态光敏剂。

11.权利要求1的方法，其中光包括具有从380nm至1000nm的波长的光。

12.权利要求11的方法，其中光包括自然光或来自LED光源的光。

13.权利要求1的方法，其中第一混合物为溶液并且还包含溶剂。

14.权利要求13的方法，其中溶剂为乙腈、乙醇、甲醇、二氯甲烷、己烷、水、乙醚、二甲基甲酰胺、四氯化碳、氯仿、碳酸丙烯酯、乙二醇、丙二醇、四氢呋喃或其组合。

15.权利要求1的方法，其中第一混合物为固体，任选地还包含沸石、硅藻土、水凝胶、聚合物、金属-有机骨架模体或其组合。

16.权利要求15的方法，其中聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚乙二醇、聚丙二醇、肽、聚丙烯酸或其组合。